WO2019221591A1

WO2019221591A1 - Sistema para la recuperación y refinación físico-mecánica de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica

Info

Publication number: WO2019221591A1
Application number: PCT/MX2019/050009
Authority: WO
Inventors: Francisco Javier JIMÉNEZ GUZMÁN; Francisco Javier BERRUETA GARCÍA
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2019-11-21
Anticipated expiration: 2020-11-18
Also published as: EP3795265C0; EP3795265A4; CA3102588A1; US20210040580A1; EP3795265B1; EP3795265A1; ES2961002T3; US11905574B2

Abstract

Un sistema para la recuperación y refinación físico- mecánica de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica, con medios para la separación de los metales de interés de los marcos de soporte poliméricos y de resinas, que no requiere de la adición de solventes ni aumento de temperatura, para la disgregación y separación de los materiales, de manera que no se producen residuos tóxicos para el medio ambiente.

Description

SISTEMA PARA LA RECUPERACIÓN Y REFINACIÓN FÍSICO-MECÁNICA

DE METALES NO FERROSOS A PARTIR DE CHATARRA ELECTRONICA

Campo de la Invención

La presente invención se refiere a un sistema para la recuperación de metales a partir de materiales de desecho electrónicos y más particularmente, la presente invención proporciona un sistema para la recuperación y refinación físico-mecánica de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica, como placas base, tarjetas de circuitos, procesadores, memorias, etc. El sistema para la recuperación y refinación de la presente invención permite separar los metales de interés con una alta pureza de manera que pueden ser reutilizados en procesos metalúrgicos.

Antecedentes de la Invención

Debido al rápido desarrollo de la tecnología en los últimos años, los consumidores se ven motivados a cambiar sus equipos electrónicos antiguos por nuevos de forma constante, con el fin de mantenerse al día en cuanto a capacidad de procesamiento. Sin embargo, no existen lineamientos claros que estipulen la manera en la que deben desecharse los equipos electrónicos, lo que causa como consecuencia la acumulación de componentes electrónicos de desecho en grandes cantidades. Estos componentes de desecho, como son tarjetas electrónicas, no son apreciados por la industria del reciclaje, ya que por su alto grado de complejidad son muy difíciles de separar en sus materiales constituyentes .

Si bien es cierto que los componentes electrónicos de desecho tienen una gran proporción de metales no preciosos, también contienen metales de elevado interés comercial tales como el cobre, estaño, aluminio y fierro entre otros. A la fecha, el 90% de los componentes de equipos electrónicos, son tratados como desechos no reciclables, que se envían a los rellenos sanitarios o tiraderos a cielo abierto, siendo quemados o simplemente tirados sin un confinamiento adecuado.

Con el fin de encontrar un destino útil para estos materiales de desecho, la industria del reciclado se ha inclinado por el uso de dos grupos de procesos principales, el primero consiste en la destrucción mecánica total de las tarjetas, sin un orden ni una metodología concreta, que solo permite obtener partículas finas del material que pueden ser dispersadas en rellenos sanitarios, mientras que el segundo grupo de procesos engloba el uso de químicos para la disolución selectiva de los sustratos poliméricos y de resina de los componentes electrónicos tales como los descritos por ejemplo en las patentes US4619814, EP1784515, CN204058560U, EP2456574 y US6770249. Sin embargo, en la mayoría de los casos, los procesos de separación química producen residuos tóxicos que son altamente contaminantes, lo que limita su puesta en práctica ya que se requiere de instalaciones especiales de confinamiento o el uso de procesos secundarios de inactivación. Adicionalmente, pero en un menor grado, existen algunos procesos pirometalúrgicos en los que los residuos electrónicos son consumidos mediante la elevación de la temperatura en atmósferas inertes, que permiten la separación de los metales sin que éstos sufran cambios químicos; sin embargo, estos procesos tales como los procesos pirolíticos convencionales, producen una gran cantidad de gases tóxicos de difícil manejo. De lo antes citado, es evidente que los procesos para la recuperación de metales a partir de chatarra electrónica disponibles en la actualidad, en todos los casos producen una gran cantidad de residuos que deben ser manejados y reprocesados para evitar la contaminación del medio ambiente. Sin embrago, la mayor parte del tiempo los residuos producidos son desechados directamente en vertederos a cielo abierto por lo que las sustancias tóxicas producidas se dispersan de manera incontrolada contaminando el suelo y los mantos freáticos.

En vista de lo anterior, existe la necesidad de proporcionar un sistema para la recuperación de metales no ferrosos a partir de desechos electrónicos tales como tarjetas, memorias, procesadores y circuitos, que permita separar los metales de interés de los soportes poliméricos y de resina en los que se encuentran embebidos, sin que sea necesario el uso de solventes o procesos de separación térmica, a fin de evitar la descomposición de los materiales de desecho, disminuyendo la contaminación residual del sistema, de manera que el proceso de reciclado de los componentes electrónicos sea amigable con el medio ambiente . Sumario de la Invención

Con el fin de superar las limitantes de los equipos y sistemas para el tratamiento de residuos electrónicos tales como tarjetas, placas de circuitos y procesadores entre otros, la presente invención tiene por objetivo proporcionar un sistema para la recuperación y refinación físico-mecánica de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica .

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema para la recuperación y refinación físico- mecánica de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica, que permite una separación eficiente de los componentes metálicos de interés, de los componentes residuales de las tarjetas electrónicas sin pérdidas considerables de los metales.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un sistema para la recuperación y refinación físico-mecánica de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica, que pueda separar los metales aún cuando éstos se encuentren embebidos en matrices de resinas o estén encapsulados en polímeros.

Otro objetivo más de la presente invención es proporcionar un sistema para la recuperación y refinación físico-mecánica de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica que no utilice reactivos químicos para la separación de los componentes de los residuos de chatarra electrónica, de manera que no se generen residuos tóxicos.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un sistema para la recuperación de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica, que cuente con medios para la separación secuencial de los componentes de interés y que además tenga medios para la recuperación de los materiales de interés desde las salidas de desechos del sistema para incrementar su eficiencia.

Otro objetivo más de la presente invención es proporcionar un sistema para la recuperación de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica, que permita la separación de los residuos en fracciones separadas, que puedan ser aprovechadas para su integración a sistemas de procesamiento metalúrgicos.

Los objetivos antes citados, asi como otros y las ventajas de la presente invención, vendrán a ser aparentes de la siguiente descripción detallada de la misma.

Descripción de las Figuras de la Invención

La Figura 1, muestra una vista lateral del sistema para la recuperación de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica de la presente invención.

La Figura 2, muestra una ampliación de la sección a) de la Figura 1. La Figura 3, muestra una ampliación de la sección b) de la Figura 1.

La Figura 4, muestra una ampliación de la sección c) de la Figura 1.

La Figura 5, muestra una ampliación de la sección d) de la Figura 1.

Descripción Detallada de la Invención

El sistema para la recuperación y refinación de metales no ferroso a partir de chatarra electrónica de la presente invención, está conformado por una serie de equipos que en su conjunto permiten separar de manera eficiente los componentes metálicos de los desperdicios de las matrices de soporte y encapsulamiento de componentes electrónicos tales como tarjetas, memorias y procesadores, sin requerir el uso de disolventes químicos, por lo que el sistema de la presente invención no genera sustancias químicas de desecho ni produce gases tóxicos que pudieran escapar hacia el suelo o mantos freáticos, de manera que el sistema de la presente invención permite un proceso de reciclado totalmente amigable con el medioambiente . El sistema de la presente invención además permite obtener residuos metálicos tales como cobre y aluminio a partir de los desperdicios electrónicos, con un tamaño de partícula pequeño que facilita su manejo y posterior uso en procesos metalúrgicos de reciclaje convencionales. Para lograr lo anterior, el sistema de la presente invención se compone de diversos equipos que van separando los residuos de manera secuencial, hasta obtener un residuo final altamente enriquecido en metales no ferrosos tales como cobre y aluminio, que pueden ser separados para obtener residuos separados que contengan un solo metal no ferroso .

El sistema para la recuperación de metales no ferrosos de la presente invención comprende:

• Un molino de martillos (1), alimentado por una primera banda transportadora de alimentación controlada (2), que tritura los desperdicios de chatarra electrónica hasta un tamaño de partícula homogéneo, conectado a una cámara de aire (3) de forma sustancialmente rectangular, ubicada en su salida, en la que el material procedente del molino de martillos es incorporado a una corriente eólica provocada por el movimiento de dicho molino (1) para su dispersión en una cámara de separación (4) que está conectada a través de una campana (5) a dicha cámara de aire (3), en donde el material particulado se dispersa en un área preferentemente de entre 0.7 y 1.3 m³, hasta chocar contra una pantalla de rebote ubicada en la parte inferior, que tiene orificios de entre 12 y 17 mm, de tal manera que los materiales más pesados son depositados sobre ella, mientras que los materiales más ligeros son impulsados de nuevo hacia la cámara de separación (4) por la turbulencia generada por la corriente eólica procedente del molino de martillos (1), para encontrarse con una corriente de aire transversal de un soplador, con un flujo preferente de entre 150 y 250 m³/h, que redirecciona los residuos más ligeros hacia un conducto de salida con un extractor (6) con un flujo de succión de entre 1700 a 2100 m³/h, que arrastra dichos residuos hacia un filtro de mangas (7);

• Una caja dosificadora (8), que recibe el material que atraviesa los orificios de la pantalla de rebote y los redirecciona hacia una segunda banda trasportadora (9) que los deposita en una tolva de alimentación de cañón trasversal (10), con una corriente de aire trasversal de entre 130 y 170 m³/h, que intercepta los materiales más ligeros enviándolos hacia una salida con un extractor (11) que genera una fuerza de succión de entre 1700 a 2300 m³/h, que arrastra los materiales atrapados por la corriente de succión redireccionándolos hacia el filtro de mangas (7);

• Una pantalla o malla de retención, colocada en la parte inferior de la tolva de alimentación de cañón trasversal (10), con un motovibrador que evita el atasco del material más pesado que pasa a su través para ser depositado en una criba oscilatoria (12) tal como por ejemplo una criba Rotex®, en la que el material libre de contaminantes ligeros es clasificado en tres tamaños: grande superior a 3 mm que es rechazado y reenviado por medio de un soplador (13) a un ciclón (14) que lo deposita en un segundo molino (15) para disminuir su tamaño para reingresarlo a la tolva de alimentación de cañón trasversal (10) ; mediano entre 1 y 3 mm y; fino menor a 1 mm, siendo el material mediano y fino depositado en una tercera banda trasportadora (16);

• Un tambor magnético (17), que recibe los materiales de tamaño mediano y fino desde la tercera banda transportadora (16), que extrae los materiales ferrosos para ser enviados hacia una linea de producción paralela, depositando los metales no ferrosos en una criba rotatoria combinada (17) para retirar los materiales de un tamaño menor a 1 mm, enviándolos a una mesa densimétrica húmeda o mesa wiffley para la separación y tratamiento de los polvos finos, transfiriendo los metales no ferrosos separados a un primer secador tipo serpentín operado por aire, mientras que los materiales medianos (entre 1 y 3mm) se envían a una segunda etapa de la criba rotatoria combinada (18) en la que se añaden a un tambor giratorio junto con agua formado una mezcla homogénea, que se trasfiere a una segunda mesa densimétrica (19) para la separación de los metales no ferrosos de cualquier contaminante;

• Una criba rotatoria (20), dispuesta para recibir los metales no ferrosos con un tamaño de entre 1 a 3 mm de la segunda mesa densimétrica (19) para extraer el exceso de agua, depositándolos después en un segundo secador de serpentín (21) operado por aire, el cual traslada y deposita el material seco en un ciclón (22) posicionado sobre un silo dosificador (23) que alimenta un molino centrífugo granulador (24) mediante un gusano de velocidad variable, para reducir los metales de manera controlada hasta un tamaño y peso homogéneo;

• Un ciclón (25) que recibe los materiales del molino centrifugo granulador (24), en el que los materiales finos son eliminados hacia un filtro de mangas (26), mientras que los metales son dispensados a través de una electroválvula hacia una cuarta banda trasportadora (27) con un cabezal magnético en su extremo para la eliminación de residuos magnéticos ;

• Una tercera criba oscilatoria (28) que recibe el material libre de metales ferrosos desde el cabezal magnético, que separa los metales no ferrosos en dos tamaños: un tamaño chico de entre 0.5 y 1 mm y tamaño mediano entre 1 a 2 mm, retirándose los metales superiores a 3 mm para reproceso en el segundo molino (15) y los polvos finos de menos de 0.5 mm;

• Un primer separador densimétrico (29) de dos vías, que recibe los metales de tamaño mediano y entrega cobre limpio por su salida superior y aluminio contaminado por su salida inferior, siendo dicho aluminio contaminado trasferido mediante un pedestal o burro a un segundo separador densimétrico (30), que se calibra de manera distinta a la del primer separador densimétrico (29) que entrega aluminio limpio por su salida superior y basura por su salida inferior, teniendo dichos primer (29) y segundo separadores (30), extractores y filtros para retener cualquier contaminante ligero y;

• Un tercer separador densimétrico (31) de dos vías, que recibe los metales de tamaño chico, que entrega cobre limpio por su salida superior en un tamaño menor que el del primer separador densimétrico (29) y aluminio contaminado por su salida inferior, siendo dicho aluminio contaminado trasferido mediante un pedestal o burro a un cuarto separador densimétrico (32), que se calibra de manera distinta a la del tercer separador densimétrico (31) que entrega aluminio limpio en un tamaño menor que el del segundo separador densimétrico (39) por su salida superior y basura por su salida inferior, teniendo dichos tercer (31) y cuarto (32) separadores extractores y filtros para retener cualquier contaminante ligero.

En una modalidad preferida de la presente invención, el sistema comprende además un separador de ciclón, ubicado a la entrada del filtro de mangas (7), con una válvula rotatoria que precipita los minerales y metales más pesados para redirigirlos a una criba que clasifica los materiales para reingresarlos hacia el molino de martillos (1) y; un segundo filtro de mangas conectado a la salida del filtro de mangas (7), con una tela mas cerrada para retener las partículas finas que escapen del filtro de mangas (7) .

En una modalidad adicional de la presente invención, la tolva de alimentación de cañón trasversal (10) comprende un cañón secundario vertical acoplado a su salida, que se conecta al extractor por medio de una tubería corta, que mejora la fuerza de succión y evita el retroceso de los materiales separados.

En otra modalidad de la presente invención, el tambor magnético (17) está conectado a un molino centrífugo pulverizador (33), que reduce y homogeniza el tamaño de los residuos ferrosos, para depositarlos posteriormente en una criba (34) que separa los metales de los minerales.

En una modalidad más de la presente invención, el primer y segundo secadores de tipo serpentín son accionados por un ventilador que produce un flujo de aire de entre 2300 y 2900 m³/h.

La presente invención se ha descrito de acuerdo con una modalidad preferida; sin embargo, será aparente para un técnico con conocimientos medios en la materia, que podrán hacerse modificaciones a la invención, sin apartarse de su espíritu y alcance.

Claims

RE IVINDICACIONES

1.- Un sistema para la recuperación y refinación físico-mecánica de metales no ferrosos a partir de chatarra electrónica caracterizado porque, comprende:

• Un molino de martillos (1), que tritura los desperdicios de chatarra electrónica hasta un tamaño de partícula homogéneo, conectado a una cámara de aire (3) ubicada en su salida, en la que el material es incorporado a una corriente eólica provocada por el movimiento de dicho molino para su dispersión en una cámara de separación (4), en donde el material particulado es dispersando hasta chocar contra una pantalla de rebote, ubicada en la parte inferior, de tal manera que los materiales más pesados son depositados sobre ella, mientras que los materiales más ligeros son impulsados de nuevo hacia la cámara de separación (4), por la turbulencia generada por la corriente eólica procedente del molino de martillos (1), para encontrarse con una corriente de aire trasversal de un soplador, con un flujo preferente de entre 150 y 250 m³/h, que redirecciona los residuos más ligeros hacia un conducto de salida con un extractor con un flujo de succión de entre 1700 a 2100 m³/h, que arrastra dichos residuos hacia un filtro de mangas (7);

• Una pantalla o malla de retención, colocada en la parte inferior de la tolva de alimentación de cañón trasversal (10), que permite el paso del material más pesado a su través, para ser depositado en una criba oscilatoria (12) en la que el material libre de contaminantes ligeros es clasificado en tres tamaños: un tamaño grande que es superior a 3 mm, que es rechazado y reenviado por medio de un soplador (13) a un ciclón (14) que lo deposita en un segundo molino (15) para disminuir su tamaño para reingresarlo a la tolva de alimentación de cañón trasversal (10); un tamaño mediano que oscila entre 1 y 3 mm y; un tamaño fino que es menor a 1 mm, siendo el material de tamaños mediano y fino depositado en una tercera banda trasportadora (16);

• Un tambor magnético (17), que recibe los materiales de tamaños mediano y fino desde la tercera banda transportadora (16), que extrae los materiales ferrosos para ser enviados hacia una linea de producción paralela, depositando los metales no ferrosos en una criba rotatoria combinada (18) para retirar los materiales menores a 1 mm, enviándolos a una mesa densimétrica húmeda o mesa wiffley para la separación y tratamiento de los polvos finos, transfiriendo los metales no ferrosos separados a un primer secador tipo serpentín operado por aire, mientras que los materiales medianos (entre 1 y 3mm) se envían a una segunda etapa de la criba rotatoria combinada (18) en la que se añaden a un tambor giratorio junto con agua formado una mezcla homogénea, que se trasfiere a una segunda mesa densimétrica (19) para la separación de los metales no ferrosos de cualquier contaminante;

• Una criba rotatoria (20), dispuesta para recibir los metales no ferrosos con un tamaño de entre 1 a 3 mm de la segunda mesa densimétrica (19) para extraer el exceso de agua, depositándolos después en un segundo secador de serpentín (21) operado por aire, el cual traslada y deposita el material seco en un ciclón (22) posicionado sobre un silo dosificador (23) que alimenta un molino centrífugo granulador (24) mediante un gusano de velocidad variable, para reducir los metales de manera controlada hasta un tamaño y peso homogéneo,

• Un ciclón (25) que recibe los materiales del molino centrífugo granulador (24 ) , en el que los materiales finos son eliminados hacia el filtro de mangas (26), mientras que los metales son dispensados a través de una electroválvula hacia una cuarta banda trasportadora (27) con un cabezal magnético en su extremo para la eliminación de residuos magnéticos y;

• Una tercera criba oscilatoria (28) que recibe el material libre de metales ferrosos desde el cabezal magnético, que separa los metales no ferrosos en dos tamaños: un tamaño chico que está entre 0.5 y 1 mm y un tamaño mediano que oscila entre 1 y 2 mm, retirándose los metales superiores a 3mm para reproceso en el segundo molino (15) y los polvos finos de menos de 0.5mm;

• Un primer separador densimétrico (29) de dos vías, que recibe los metales de tamaño mediano procedentes de la tercera criba (28) y entrega cobre limpio por su salida superior y aluminio contaminado por su salida inferior, siendo dicho aluminio contaminado trasferido mediante un pedestal o burro a un segundo separador densimétrico (30) que se calibra de manera distinta a la del primer separador densimétrico (29) y entrega aluminio limpio por su salida superior y basura por su salida inferior y;

• Un tercer separador densimétrico (31) de dos vías, que recibe los metales de tamaño chico procedentes de la tercera criba (28) y entrega cobre limpio por su salida superior en un tamaño menor que el del primer separador densimétrico (29) y aluminio contaminado por su salida inferior, siendo dicho aluminio contaminado trasferido mediante un pedestal o burro a un cuarto separador densimétrico (32), que se calibra de manera distinta a la del tercer separador densimétrico (31) y entrega aluminio limpio en un tamaño menor que el del segundo separador densimétrico (30) por su salida superior y basura por su salida inferior.

2 . - El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque, los primer (29), segundo (30), tercer (31) y cuarto (32) separadores, tienen extractores y filtros para retener cualquier contaminante ligero.

3 .- El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque, comprende además una primera banda transportadora (2) de alimentación controlada que alimenta al molino de martillos (1) .

4 .- El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque la cámara de aire (3) tiene una forma sustancialmente rectangular.

5 .- El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque la cámara de separación (4) está conectada a través de una campana (5) a la cámara de aire (3), de tal manera que el material particulado es dispersado en la cámara de separación (4) en un área preferentemente de entre 0.7 y 1.3 m³.

6.- El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque la pantalla de rebote tiene orificios de entre 12 a 17 mm.

7 .- El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque la pantalla o malla de retención, tiene un motovibrador que evita el atasco de material.

8.- El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque comprende además un separador de ciclón ubicado en la entrada del filtro de mangas (7), con una válvula rotatoria que precipita los minerales y metales más pesados para redirigirlos a una criba que clasifica los materiales para reingresarlos hacia el molino de martillos (1) y; un segundo filtro de mangas conectado a la salida del filtro de mangas (7), para retener las partículas finas que escapen del filtro de mangas (7) .

9 .- El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque, la tolva de alimentación de cañón trasversal (10) comprende un cañón secundario vertical acoplado a su salida, que se conecta al extractor (11) por medio de una tubería corta, para mejorar la fuerza de succión y evitar el retroceso de los materiales separados.

10 .- El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque, el tambor magnético (17) está conectado a un molino centrifugo pulverizador (33), que reduce y homogeniza el tamaño de los residuos ferrosos para depositarlos posteriormente en una criba (34) que separa los metales de los minerales.

11 .- El sistema de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque, el primer y segundo (21) secadores de tipo serpentín son accionados por un ventilador que produce un flujo de aire de entre 2300 y 2900 m³/h.